Электромагниттік тербелістер контурға ұқсастығы бар бос механикалық ауытқуына, мысалы құбылуымен дененің бекітілген ортақ серіппеге (серіппелі маятник). Ұқсастығы жатады табиғатта өздерінің шама, дүркін-дүркін өзгереді, ал процестеріне кезеңдік өзгерістер, әр түрлі шама.

Механикалық ауытқуы оқтын-оқтын өзгеретін дененің координатасы х және проекция оның жылдамдығы vx, ал электромагниттік ауытқуы өзгереді заряд q конденсатор және ток күші i тізбектері. Бірдей шаманың өзгеру сипаты (механикалық және электрлік) түсіндіріледі бар ұқсастығы жағдайында пайда механикалық және электромагниттік тербелістер.

Қайтару ережеге тепе-теңдік, дененің ортақ серіппеге шақырылады күші серпімділік Fx упр пропорционал орын ауыстыруына дене жағдайын тепе-теңдік. Коэффициентімен үйлесімді болып табылады және қатаңдығы k серіппе.

Конденсатордың разрядтау (токтың пайда болуы) негізделген кернеуі арасындағы және пластинами конденсатордың, ол барабар заряду q. Коэффициентімен үйлесімді болып табылады кері шама сыйымдылықты, өйткені

Конденсаторы ретінде, селқостығы салдарынан, денесі ғана бірте-бірте жылдамдығын арттырады күшінің әсерімен және бұл жылдамдық қолданылуы тоқтатылғаннан кейін күшін жұмсақ бірден нөлге тең, электр тогы орамада есебінен құбылыс өздік артады әсерінен кернеу біртіндеп емес, бірден жоғалады, бұл кезде кернеу нөлге тең болады. Индуктивтілік контурдың L орындайды сол рөлі, ол дене массасы m, механикалық ауытқуы. Сәйкесінше кинетикалық энергиясы дененің ұқсас магнит өрісінің энергиясының ток

Зарядтау конденсатор батареядан ұқсас хабарлағандай, денеге бекітілген – ортақ серіппеге, әлеуетті энергиясын жылжыған кезде дененің ара-қашықтық хм жылғы ережелер тепе-теңдік (сур. 4.5 а). Салыстыра келе, бұл білдіру бастап энергиясымен конденсатордың отырмыз, қатаңдығы k серіппе атқарады, механикалық ауытқуы осындай рөл кері шама сыйымдылықты, электромагниттік ауытқуы. Бұл ретте бастапқы координатасы хм сәйкес келеді заряду qm.

Уақытта, кезде конденсатор отырғанға, ал ток күші максимум жетеді

Туындауы электр тізбегіндегі ток i пайда болуына сәйкес келеді ” механикалық колебательной жүйесіндегі жылдамдығы дененің vх әсерінен серпімділік күшінің серіппе (сур. 4.5, б).

Уақытта, кезде конденсатор отырғанға, ал ток күші жетеді максимум ұқсас сол сәтте уақыт денесі болады максималды жылдамдығы (сур. 4.5 в) ереже тепе-теңдік.

Бұдан әрі конденсатор барысында электромагниттік тербелістер бастайды перезаряжаться, ал денесі барысында механикалық тербелістер — смещаться солға қарай, ережелер тепе-теңдік (сур. 4.5, г). Өткен жартысынан кезең Т конденсатор толығымен перезарядится және ток күші нөлге тең болады.

Механикалық ауытқуы осы сәйкес келеді, ауытқу дененің шеткі сол жақ ереже, оның жылдамдығы нөлге тең (сур. 4.5, д). Сәйкес механикалық және электрлік шамалар кезінде тербелмелі процестер жинақтауға болады кесте.

Сәйкес механикалық және электрлік шамалар кезінде тербелмелі процестер жинақтауға болады кестесіне

Электромагниттік және механикалық тербелістер бар әр түрлі табиғат, бірақ сипатталады бірдей уравнениями.

Сұрақтар-параграфына

1. “Апта ұқсастығы арасындағы электромагнитті ауытқуы контурға және құбылуына серіппелі маятниктің?

2. Есебінен қандай құбылыстар электр тогы контурдағы кетпесе бірден, қашан конденсатордағы кернеу нөлге тең бастау керек? 1. Келген бетте электромагниттік тербеліс контурындағы және маятнике серіппелерді?
Ұқсастығы арасындағы электромагнитті ауытқуы контурға және маятником серіппелерді дамиды көлемде сипаттайды процесс ұқсас равновесием. Осындай деректер бар осындай орындарда теңдеулер үшін электромагниттік және механикалық тербелістер.
2. Ретінде электр тогы осциллирующем контурындағы жоғалады кезде, кернеу конденсатордағы нөлге дейін азаяды?
Электрлік ток контурындағы не жоғалады өткеннен кейін кернеу конденсатордағы, өйткені катушка төмендетеді индуктивтілік, осылайша, азайту үшін ток кезінде бәсеңдету.

Тербелістер — қайталанатын белгілі бір дәрежеде уақыт бойынша өзгерту процесі жүйесінің жай-ге жуық нүктенің тепе-теңдік.

-Тербелістер әрдайым дерлік байланысты попеременным превращением энергиясын бір формалары басқа нысаны.

Классификацияпо физикалық табиғаты :

-Механикалық (дыбыс,діріл)
-Электромагниттік (жарық,мысалға,жылу)

Сипаттамалары :
Амплитуда — максималды ауытқу колеблющейся шамасын желтоқсандағы біраз орташаланған мәнін, Ал (м)
Кезеңі — уақыт аралығы арқылы қайталанады қандай көрсеткіштер жүйесінің жай-күйін (жүйе жасайды бір толық ауытқуы), T (сек)
Жиілігі— тербеліс саны уақыт бірлігіне, v (Гц сек−1).
-Тербеліс периоды T және жиілігі v — кері шамасын;

T=1/v және v=1/T
-Дөңгелек немесе циклды процестерге орнына сипаттамалары “жиілігі” ұғымы қолданылады шеңберлік (циклдік) жиілігі W (рад/сек, Гц сек−1), көрсететін саны тербеліс үшін 2Қ бірлік уақыт:

w = 2П/T = 2ПV
-Электромагниттік тербелістер контурға ұқсастығы бар бос механикалық ауытқуы (құбылуына дененің бекітілген ортақ серіппеге).

-Ұқсастығы жатады процестерге мерзімді өзгерістер, әр түрлі шама.
-Шаманың өзгеру сипаты түсіндіріледі,қолда бар ұқсастығы жағдайында,тудыруда механикалық және электромагниттік тербелістер.

-Қайтару ережеге тепе-теңдік, дененің ортақ серіппеге шақырылады күші,серпімділік пропорционал орын ауыстыруына дене жағдайын тепе-теңдік.

Коэффициенті пропорционалдық-бұл қатаңдығы k серіппе.

-Конденсатордың разрядтау(токтың пайда болуы) негізделген кернеуі u арасындағы пластинами конденсатордың,ол барабар заряду q.
Коэффициенті пропорционалдық – 1/С,кері ыдыстар (u = 1/C*q)

-Конденсаторы ретінде селқостығы салдарынан денесін ғана бірте-бірте жылдамдығын арттырады күшінің әсерімен және бұл жылдамдық қолданылуы тоқтатылғаннан кейін күшін жұмсақ бірден нөлге тең ,электр тогы орамада есебінен құбылыс өздік артады әсерінен кернеу біртіндеп емес, бірден жоғалады,бұл кезде кернеу нөлге тең болады.Индуктивтілік контурдың L ойнайды сол рөлі,ол дене массасы m механикадағы.Тиісінше, кинетикалық энергия дененің mv(x)^2/2 жауап беруші энергиясы магнит өрісінің ток Li^2/2.

-Конденсатордың зарядтау батареядан сәйкес хабарлама денеге бекітілген – ортақ серіппеге,әлеуетті энергиясын жылжыған кезде дененің (мысалы, қолмен)қашықтықта Xm жылғы ережелер тепе-теңдік (сур.75). Салыстыра келе, бұл білдіру бастап энергиясын конденсатор отырмыз,қатаңдығы К серіппенің ойнайды кезінде механикалық колебательном процесінде бірдей рөл шамасы 1/C,кері сыйымдылық кезінде электромагнитті ауытқуы ,бастапқы координатасы Xm сәйкес келеді заряду Qm.

-Пайда электр тізбегіндегі ток i есебінен потенциалдар сәйкес келеді пайда болуына да механикалық колебательной жүйесіндегі жылдамдығы Vx әсерінен серпімділік күшінің серіппе (сур.75,б)

-Сәтте,кезде конденсатор отырғанға,ал ток күші максимум жетеді ,талапқа сай өтуі, денеге арқылы ереже тепе-теңдік максималды жылдамдығы (сур.75,)

-Бұдан әрі конденсатор бастайды перезаряжаться ,ал денесі -смещаться солға қарай, ережелер тепе-теңдік (сур.75,г). Өткен жартысынан кезең Т конденсатор толығымен перезарядится және ток күші нөлге тең болады.Осы жағдай сәйкес келеді, ауытқу дененің шеткі сол жақ ереже,оның жылдамдығы нөлге тең(сур.75,д).

Тақырыбы “Электромагниттік тербелістер” және “Тербелмелі контур” – психологиялық қиын тақырыптар. Құбылыстар болып жатқан контурдағы мүмкін сипатталған көмегімен адами сезім. Мүмкін тек визуализация көмегімен осциллографтың, бірақ және бұл жағдайда, біз аламыз графикалық тәуелділігі және алмаймыз тікелей процесін бақылауға. Сондықтан олар қалады интуитивті және эмпирикалық салдарлар неясны.

Тікелей ұқсастығы арасындағы механикалық және электромагнитті ауытқуы жеңілдетуге көмектеседі үрдістерді түсіну және талдау электр тізбектерінің параметрлерін өзгерту. Сонымен қатар жеңілдету шешу күрделі механикалық колебательными жүйелерімен тұтқыр ортада. Қарау кезінде осы тақырыпты тағы бір рет атап өтілген ортақтығы, қарапайымдылығы және немногочисленность заңдарын, қажетті сипаттау үшін физикалық құбылыстар.

Бұл тақырып беріледі зерделегеннен кейін мынадай тақырыптар:

Механикалық тербелістер.
Тербелмелі контур.
Айнымалы ток.
Қажетті жиынтығы білім мен дағдыларды:

Анықтау: координатасы, жылдамдық, үдеу, масса, қаттылық, тұтқырлық, күші, заряд, ток күші, ток күшінің өзгеру жылдамдығы уақыт өте келе ( қолдану осы шамалар), электрлік сыйымдылық, индуктивтілік, кернеу, кедергі, ЭҚК, гармоникалық тербелістер, еркін, еріксіз және өшетін тербелістер, статикалық жылжу, резонанс, период, жиілік.
Теңдеулер сипаттайтын гармоникалық тербелістер (пайдалана отырып, туынды), энергетикалық жай-күйін колебательной системы.
Заңдар: Ньютон, Гука, Ом (айнымалы ток тізбегін).
Шеше білу міндеттері параметрлерін анықтау колебательной жүйесін ( математикалық және серіппелі маятник тербелмелі контур), оның энергетикалық күйлерін анықтау эквиваленттік кедергіні, сыйымдылықты, равнодействующей күш параметрлерін айнымалы ток.
Алдын-ала үй тапсырмасы ретінде оқушыларға ұсынылады міндеттері, оларды шешу едәуір оңайлатылады пайдалану кезінде жаңа әдісі мен міндеттері әкелетін ұқсас. Тапсырма болуы мүмкін, топтық. Бір топ оқушылары орындайды механикалық бөлігі, басқа бөлігі байланысты электр ауытқуы.

Үй тапсырмасы.

1а. Жүк массасы m, тіркелген – ортақ серіппеге жесткостью k, білім саласына жылғы ережелер тепе-теңдік және жіберді. Анықтаңыз максималды ығысуы жылғы ережелер тепе-теңдікті, егер жылдамдық, жүктің vmax

1б. Контурдағы, тұратын келген конденсатордың сыйымдылығы С, индуктивтілік L, ток күшінің максимал мәні Imax. Анықтаңыз максималды мәні зарядтың конденсатор.

2а. Ортақ серіппеге жесткостью k подвешен жүк массасы m. Серіппе шығарылады жай-күйін тепе-теңдік ығысуымен жүк ережелер тепе-теңдікті А. Анықтаңыз барынша xmax және ең аз xmin ығысуы жүктің нүктесінен, онда болды төменгі соңына нерастянутой серіппелер және vmax максималды жылдамдығы жүктің.

2б. Тербелмелі контур тұрады ток көзінің ЭҚК-і тең Е, конденсатордың сыйымдылығы мен катушканың индуктивтілік L және кілт. Дейін тұйықталу кілтінің конденсатор болды заряд q. Анықтаңыз максималды qmax мен qmin ең аз заряд конденсатордың максимальды ток контурындағы Imax.

Жұмыс кезінде сабақтарында және үйде пайдаланылатын бағалау парағы

Қызмет түрі

Өзін-өзі бағалау

Взаимооценка

Физикалық диктант
Салыстырмалы кесте
Міндеттерді шешу
Үй жұмысы
Міндеттерді шешу
Дайындау есептелуге
Есепке алу
Сабақтың барысы №1.
Ұқсастығы арасындағы механикалық және электр ауытқуы
Тақырыпқа кіріспе

1. Өзектендіру бұрын алынған білімді.

Физикалық диктант взаимопроверкой.

Мәтін диктант

жылдамдығы
жеделдету,
массасы,
күш,
гармоникалық тербелістер,
закон Гука,
Ньютонның екінші заңы,

ток күші,
индуктивтілік,
кернеу,
кедергісі,
ЭҚК-і,
Фарадей заңы

2. Тексеру ( жұмыс диадах, немесе өзін-өзі бағалау)

3. Талдау анықтамалар, формулалар, заңдар. Іздеу ұқсас шамалар.

Айқын ұқсастығы байқалады арасындағы осындай шама ретінде жылдамдық және ток күші. . Бұдан әрі прослеживаем ұқсастығын арасындағы зарядпен және координатой, үдеуімен мен жылдамдығы өзгерістер ток күшінің уақыт. Ток күші және ЭҚК сипаттайды сыртқы әсер ету жүйесі. Екінші заңы Ньютонның F=ma, заң бойынша Фарадей Е=-L. Демек, жасаймыз деп қорытынды массасы және индуктивтілік ұқсас шамалар. Назар аудару керек бұл шамалар ұқсас болып келеді және өзінің физикалық мағынасы. Т. е. осы ұқсастығын алуға және кері тәртіппен растайды оның терең физикалық мағынасы мен дұрыстығына біздің қорытындылар. Бұдан әрі салыстырамыз закон Гука F = -kx және сыйымдылығын анықтау конденсатор U=. Аламыз ұқсастығын арасындағы жесткостью (шама сипаттайтын серпімді қасиеттері, дене) және кері шама сыйымдылықты конденсатордың (нәтижесінде болады деп айтуға конденсатор сыйымдылығы сипаттайды серпімді қасиеттері контуры). Нәтижесінде формулалардың негізінде әлеуетті және кинетикалық энергиясы серіппелі маятник, және , аламыз формулалар мен . Өйткені бұл электрлік және магниттік энергия тербелмелі контур болса, онда осы қорытынды дұрыстығын растайды, алынған ұқсас. Жүргізілген талдау негізінде құрастырамыз кесте.

Серіппелі маятник

Тербелмелі контур

x

q

= x’

i = q’

a = x”

=q”

m

L

F

U

F = ma

U = L

F = kx

U =

k

4. Демонстрация міндеттерді шешу № 1а және № 1б тақтада. Растау ұқсас.

1а. Жүк массасы m, тіркелген – ортақ серіппеге жесткостью k, білім саласына жылғы ережелер тепе-теңдік және жіберді. Анықтаңыз максималды ығысуы жылғы ережелер тепе-теңдікті, егер жылдамдық, жүктің vmax

1б. Контурдағы , тұратын келген конденсатордың сыйымдылығы С, индуктивтілік L, ток күшінің максимал мәні Imax. Анықтаңыз максималды мәні зарядтың конденсатор.

Берілді:

max

k

m

Шешімі:

энергияның сақталу заңы бойынша

,

сследовательно

Тексеру мөлшері:

[x]=

Жауап:

Берілді:

Imax

С

L

Шешімі:

энергияның сақталу заңы бойынша

демек

Тексеру мөлшері:

Жауап:

xmax – ?

qmax – ?

Орындау кезінде міндеттерді шешу тақтаға, оқушылар бөлінеді екі топ: “Механика” және “Электриктер” көмегімен кестелер құрайды мәтінге ұқсас мәтін міндеттерді 1а және 1б. Нәтижесінде үзілген, бұл мәтін және міндеттерді шешу растайды жасалған біз қорытындылар.

5. Бір мезгілде орындау тақтада есептерді шешу № 2а және ұқсастығы бойынша № 2б. Шешу кезінде міндеттері 2б үй керек туындауы мүмкін қиындықтар да ұқсас міндеттері шешілді емес сабақтарда және процесс сипатталған жағдайында нəтиже. Шешім міндеттері 2а проблемалар туындауы тиіс емес. Параллель шешу тақтада белсенді көмегімен сынып әкелуі тиіс шығару бар жаңа әдісін шешу арқылы ұқсастығы арасындағы электр және механикалық ауытқуы.

2а. Ортақ серіппеге жесткостью k подвешен жүк массасы m. Серіппе шығарылады жай-күйін тепе-теңдік ығысуымен жүк ережелер тепе-теңдік шамасына А. Анықтаңыз барынша xmax және ең аз xmin ығысуы жүктің нүктесінен, онда болды төменгі соңына нерастянутой серіппелер және vmax максималды жылдамдығы жүктің.

2б. Тербелмелі контур тұрады ток көзінің ЭҚК-і тең Е, конденсатордың сыйымдылығы мен катушканың индуктивтілік L және кілт. Дейін тұйықталу кілтінің конденсатор болды заряд q. Анықтаңыз максималды qmax мен qmin ең аз заряд конденсатордың максимальды ток контурындағы Imax.

Берілді:

k

m

A

Шешімі:

Анықтаймыз статикалық жүктің жылжуы. Жүк тыныштық күйде

mg=кхст.

Демек

хст = .

Суреттен көретініміз,

xmax=хст+А=(mg/k)+A,

xmin=хст-A=(mg/k)-A.

Анықтаймыз максималды жылдамдығы жүктің. Ығысуы жылғы ережелер тепе-теңдік шамалы, сондықтан тербелістер деп есептеуге болады гармоническими. Қабылдаймыз, бұл кезде есеп берудің басталу ығысуы барынша, содан кейін

x=Acost.

Үшін серіппелі маятниктің =.

Image1413.gif (902 bytes)=x’=Asint,

кезінде sint=1 Image1413.gif (902 bytes)= Image1413.gif (902 bytes)max.

Демек Image1413.gif (902 bytes)max=A.

Жауабы: xmax=хст+А=(mg/k)+A,

xmin=хст-A=(mg/k)-A, Image1413.gif (902 bytes)max=A.

Берілді:

L

C

q0

E(ЭҚК)

Шешімі:

Ұқсас міндеті 2а

qmax= EC+q0,

qmun=EC-q0,

Imax=q0

xmax, xmin,

Image1413.gif (902 bytes)max

qmax, qmin,

Imax – ?

6. Есептер шығару №2 (Пинский стр. 35). Міндетте сипатталады механикалық процесс. Көлемі шешім айтарлықтай қысқарады , егер шеше ұқсас міндетін описывающую процесі жүріп жатқан айнымалы ток тізбегінде. Осы міндеттерді шешу мүмкіндіктерін көрсетуге мүмкіндік береді осы әдісті кең мүмкіндіктерін қолдану.

Шарт. Неге тең ең жоғарғы жылдамдығы-жүктің массасы m ортақ серіппеге жесткостью k тұтқыр ортада (тұтқырлығы r) әрекет еткен жағдайда, оған ауыспалы күш F=Fmsin t, егер бұл күші қарсылық пропорционалды жылдамдығы, т. е., Fc=r?

Шешім: воспользуемся электромеханикалық ұқсастығы. (m~L; k1/C; FU; rR; UR=RIFcr;) Неге тең максималды ток тізбектері, айнымалы ток бар сыйымдылық, индуктивтілік L және кедергісі R, егер U=Umsin t?

Ом заңы бойынша үшін айнымалы ток тізбегінде .

Ұқсас

7. Өзін-өзі бағалау, өз қызметін сабақта (енгіземіз бағалауды бағалау парағы). Сұрақтарға жауап береміз:

Қандай болды, сабақтың мақсаты қандай?
Орындалды ма, мақсаты сабақ барысында?
Қандай тағы нәтижелері (жеке сабақтар)?
Қолданылды ма, бұрын әдісі ұқсас?
8. Үй тапсырмасы: Пинский §10. Тапсырма 10.4, 10.5.

Сабақтың барысы №2
Ұқсастығы арасындағы механикалық және электр ауытқуы.
Міндеттерді шешу.

Үй жұмысының орындалуын тексеру.
Міндеттерді шешу. 10.1, 10.2, 10.3.
Мүмкіндіктерін талдау жаңа әдісін шешу. Шекарасын анықтау, оның қолдану.
Үй тапсырмасы: құрастыру сұрақтар мен тапсырма есепке жатқызуға (үш мәселені мен екі міндеттері).
Сабақтың барысы №3.
Ұқсастығы арасындағы механикалық және электр ауытқуы.
Есепке жатқызу.

Сынақ түрінде өткізіледі өзара есептесу (жұмыс диадах) материалдары бойынша дайындалған. Материал есепке тексеріледі және бағаланады мұғалімі.

Негізінде бағалау парақтары қойылады сынақ бағалау.